A inspeção pergunta: a placa foi fabricada como projetado? O teste pergunta: a placa faz o que deveria? São perguntas diferentes, respondidas por métodos diferentes, e uma placa pode passar em um e falhar no outro. Este artigo descreve cada método, o que ele encontra e o que ele não consegue encontrar.
Inspeção
Inspeção da pasta de solda (SPI)
Depois que a pasta é impressa e antes que as peças sejam posicionadas, um scanner 3D mede o volume, a altura e a posição da pasta em cada pad. A maioria das falhas de soldagem começa com uma impressão ruim, por isso pegar isso aqui é barato: limpe a placa e imprima de novo. Ele encontra pasta demais, de menos e fora do lugar. Ele não olha para as peças.
Inspeção óptica automática (AOI)
Câmeras fotografam a placa e o software compara a imagem com uma referência. Após o posicionamento, ele encontra peças faltando, deslocadas, giradas ou erradas; após o refluxo, ele encontra pontes de solda, terminais levantados e muitas juntas fracas. É rápido e funciona em cada placa.
O que ele não consegue ver: qualquer coisa escondida. Juntas sob um BGA, sob o pad central de um QFN ou sob uma blindagem não são visíveis. Ele também não consegue dizer que um resistor tem o valor errado se ele parece o correto, exceto onde a marcação é lida. Erros de programação e falhas internas estão fora do seu alcance. Na nossa fábrica, cada placa passa por SPI e AOI.
Inspeção por raio X
Uma imagem de raio X mostra através da peça as juntas sob ela. É a forma de inspecionar BGAs, QFNs com pads escondidos e outros encapsulamentos com conexões escondidas: pontes, esferas abertas, esferas faltando e vazios (bolhas de gás na solda). Os vazios são julgados por critérios como os da IPC-A-610, que o cliente pode definir. O raio X é mais lento que o AOI, por isso é usado em primeiras peças, em amostras de um lote, ou em cada placa se o projeto for crítico. Ele mostra a forma da junta, não seu comportamento elétrico.
Inspeção visual e por microscópio
Uma pessoa com uma lupa ou microscópio verifica coisas que os sistemas automáticos não verificam: polaridade de peças sem marcação, danos, limpeza, corte de terminais. A IPC-A-610 é a norma que define como uma placa montada aceitável é, em classes para exigências crescentes, e muitos contratos a nomeiam.
Inspeção de primeira peça
A primeira placa de uma produção é fabricada e verificada contra o BOM e os desenhos antes que as demais sejam feitas: polaridade, posições, juntas e configurações. É uma proteção barata contra um erro sistemático, como uma peça errada em um alimentador.
Teste
Teste de ponta voadora
Pontas móveis tocam pontos de teste e pads em uma placa pronta, um par por vez, e medem resistência, capacitância ou comportamento de diodo, e verificam curtos e aberturas. Nenhum dispositivo é necessário, por isso ele serve para protótipos e produções pequenas. É lento e testa apenas o que as pontas conseguem alcançar. O mesmo método é usado em placas nuas para continuidade.
Teste em circuito (ICT)
Um dispositivo com muitos pinos com mola (uma cama de pregos) pressiona pontos de teste na placa, e um testador mede cada componente no lugar: se cada peça está presente, tem o valor correto e está soldada. É rápido e encontra falhas de fabricação com precisão, por isso serve para produções maiores. O dispositivo custa dinheiro e tempo para fabricar, e a placa precisa de pontos de teste acessíveis: um pad ou uma via para cada net que você quer medir.
O desenho mostra as duas formas de sondar uma placa, com pontas móveis e com um dispositivo de pinos. Ele está desenhado em uma placa nua; em uma placa montada, elas funcionam da mesma forma.
- Uma ponta de sonda tocando um pad.
- O braço da sonda se move de ponto a ponto.
- Os pinos com mola de um dispositivo tocam todos os pontos de teste de uma vez.
- A placa do dispositivo segura os pinos.
Boundary scan
Peças que suportam a norma JTAG boundary scan (IEEE 1149.1) podem testar as conexões entre elas através de poucos pinos, sem sondagem. Ele encontra aberturas e curtos sob BGAs onde nenhuma sonda alcança. Ele precisa dessas peças no projeto.
Teste funcional (FCT)
A placa é ligada e operada como será usada: as entradas são acionadas, as saídas são medidas, o firmware é executado, as interfaces são exercitadas, cargas são aplicadas. Isso testa o circuito inteiro, incluindo coisas que nenhum teste em nível de componente consegue encontrar: um valor errado em uma rede de realimentação que está dentro da marcação da peça, uma falha de firmware, um circuito analógico fora da tolerância.
Um teste funcional é o seu teste. A fábrica não sabe o que a placa deveria fazer. Para que um seja feito, você fornece:
- um procedimento: o que conectar, o que aplicar, o que ler, o que é uma aprovação,
- o firmware ou o firmware de teste,
- um dispositivo ou os detalhes para fabricar um (ou uma forma de conectar cabos),
- e os limites de aprovação e falha.
A fábrica pode então fabricar o dispositivo e executar o teste em cada placa. ICT, teste funcional e programação estão entre os nossos serviços.
Burn-in
As placas são ligadas, muitas vezes aquecidas, por horas ou dias, para fazer as falhas iniciais aparecerem na fábrica e não no seu cliente. Ele encontra peças com defeitos latentes e juntas marginais que falham sob esforço. Ele leva tempo e equipamento, e em geral é aplicado a uma amostra ou a placas para usos exigentes. Executamos burn-in em amostras, à temperatura ambiente e a alta temperatura.
O que cada um encontra
| Método | Encontra | Deixa passar |
|---|---|---|
| SPI | Volume e posição errados da pasta | Tudo após a impressão |
| AOI | Peças faltando, deslocadas, giradas; falhas visíveis de solda | Juntas escondidas, valores errados, falhas de circuito |
| Raio X | Falhas em juntas escondidas, vazios | Comportamento elétrico |
| Ponta voadora | Aberturas, curtos, valores errados em pontos alcançáveis | Nets escondidas, função do circuito |
| ICT | Falhas de fabricação em nível de peça | Se o circuito inteiro funciona |
| Teste funcional | Se a placa faz seu trabalho nas condições testadas | Falhas em condições não testadas |
| Burn-in | Falhas de vida inicial | Falhas que aparecem depois |
Três desses métodos lado a lado mostram por que cada um vê o que vê.
- Óptico: a câmera vê a superfície. As juntas sob a peça ficam escondidas.
- Raio X: o feixe atravessa a peça, por isso juntas escondidas e vazios aparecem.
- Sondas: agulhas tocam pontos de teste e medem nos locais que alcançam.
Como escolher
- Protótipo: AOI mais o seu próprio teste de bancada na primeira placa em geral é suficiente. Você está encontrando erros de projeto, que nenhum teste de fábrica encontra.
- Série pequena: adicione um teste funcional com um dispositivo simples, e raio X para BGAs.
- Volume: use SPI, AOI, ICT ou teste funcional, e raio X por amostragem.
- Produtos críticos ou difíceis de reparar: adicione burn-in, classe de inspeção mais rigorosa e registros para cada placa.
Informe a classe de aceitação de que você precisa (por exemplo IPC-A-610 classe 2 ou 3) no pedido.
Como isso aparece quando você pede aqui
Nossa fábrica executa SPI e AOI em cada placa, uma inspeção de primeira peça, e oferece ICT, teste funcional, programação e burn-in. Os testes e as opções de inspeção em vigor estão na página de capacidades de fabricação. As 25 verificações no upload são outra coisa: elas verificam os arquivos, antes de você pagar, e não a placa montada. A verificação pode mostrar que seus arquivos estão completos, consistentes e fabricáveis. Ela não pode mostrar que o seu circuito funciona; apenas um teste com o seu procedimento pode mostrar isso, e cabe a você especificá-lo. Um engenheiro confirma cada pedido. Veja também Como as placas são montadas.